Arweave 제17판 백서 해석(1): 공간과 시간의 횡단

作者：PermaDAO

이전에 여러 편의 Arweave 합의 메커니즘 반복에 관한 글을 통해 "전개"가 있었습니다. Arweave에 관심이 있는 친구들은 이 프로토콜의 합의 메커니즘에 대해 비교적 직관적인 이해를 했을 것이라고 믿습니다. 하지만 필자는 항상 하나의 작은 의문이 있었습니다: 2.6 버전이 그렇게 이정표적인 의미를 가지는데, 왜 그 합의 메커니즘에는 구체적인 이름이 없을까요? (제가 이전에 사용한 이름은 속도 제한 버전 SPoRA 메커니즘이었습니다). 이 질문을 가지고 Arweave 공식의 핵심 합의 메커니즘 엔지니어와 깊이 있는 논의를 했고, SPoRes 간결 복제 증명이 사실상 Arweave 2.6의 합의 메커니즘 이름이라는 것을 알게 되었습니다.

좋습니다, 이는 공식적으로 2023년 12월 26일에 발표된 제목이 《Arweave: The Permanent Information Storage Protocol》인 제17판 백서가 기본적으로 Arweave 2.6의 공식 설명 문서라는 것을 의미합니다. 그 당시 버전 번호는 이미 2.7.0에 도달해 있었습니다. 좋은 소식은 이전의 《한 문장으로 이해하는 Arweave의 합의 메커니즘 발전 과정》과 《Arweave 2.6은 아마도 나카모토의 비전과 더 잘 맞을 것이다》라는 두 편의 글이 Arweave 메커니즘의 중요한 내용을 거의 다 포함하고 있다는 것입니다. 가볍게 맛보고 싶은 친구들에게는 이 정도면 충분합니다.

하지만 저는 여전히 제17판 백서를 좀 더 깊이 있게 장별 해석하기로 결정했습니다. 이는 고급 Arweave 참여자에게 매우 필요합니다. 왜냐하면 만약 당신이 그것을 읽었다면, 수많은 수학 공식과 모델링 증명이 사람을 주저하게 만들 것이기 때문입니다. 그러나 어쩌면 이것이 프로토콜의 아름다움을 가장 잘 표현하는 방법일지도 모릅니다.

백서 주소：https://www.arweave.org/files/arweave-lightpaper.pdf

공간과 시간을 초월하다

인쇄술은 인류 문명에 깊은 영향을 미쳤습니다. 그것의 출현은 인류 정보의 전파와 팽창 속도를 급격히 증가시켰고, 20세기 말 인터넷의 출현으로 정점에 달했습니다. 정보의 효율적인 전파는 사회의 투명성을 증가시키고 개인 의식의 각성을 촉진했습니다. 그럼에도 불구하고 인터넷은 여전히 중앙 집중식 기관의 통제와 검열을 받고 있으며, 중앙 집중식 배포가 정보 흐름을 조작하려는 의도로 인해 발생하는 정보 거미집은 현재 인류 개인이 직면한 최대 문제입니다. 매년 일정 비율의 유용한 정보가 이로 인해 사라지고 있습니다.

Arweave의 탄생은 이 문제를 해결하는 사명을 지니고 있습니다. 백서의 서두에서 Arweave 프로토콜을 명확히 정의했습니다:

공간과 시간 두 차원에서 비중개화(Disintermediated) 형태로 정보를 전송하는 프로토콜.

여기서 두 가지 차원이 언급됩니다: 공간과 시간. 지구상의 99% 데이터 저장 서비스와는 달리, 그것은 마치 "시간 캡슐"과 같아서 정보 데이터를 담고 있을 뿐만 아니라 시간이라는 중요한 차원을 추가합니다.

이 두 가지를 결합한 후, Arweave 프로토콜의 형태는 영구적인 정보 저장 시스템이 되었습니다. "영구적"이라는 단어는 여러 가지 정의가 있습니다: 《옥스포드 영어 사전》은 이를 "지속적으로 존재하거나 무기한 변하지 않는 것"으로 정의하고, 《웹스터 사전》은 "계속하거나 지속적으로 존재하며, 기본적이거나 현저한 변화가 없는 것"으로 정의합니다.

이 두 가지 영구성의 정의를 바탕으로, Arweave는 최대한의 기간 범위 내에서 데이터를 저장하고, 데이터는 어떤 변화도 일어나지 않아야 한다고 할 수 있습니다. 이 목표를 달성하기 위해 Arweave의 프로토콜은 세 가지 핵심 원칙을 필요로 합니다:

• 암호화 저장 증명: 데이터의 복제와 접근성을 검증하기 위한 간결한 암호 증명 시스템.
• 저장 보험 기금: 시간이 지남에 따라 발생하는 기술 발전의 디플레이션 효과를 이용하여 영구 저장 비용을 지불하는 예측 가능한 자동 실행 보험 기금.
• 인센티브 진화: 비강제적인 네트워크 업그레이드를 생성하고 보상함으로써 프로토콜이 장기적으로 건강한 반복 메커니즘을 갖도록 허용합니다.

이들을 실현하는 주요 방법은 " 간결 복제 증명 SPoRes"이라는 새로운 블록체인 합의 메커니즘을 통해 목표를 달성하는 것입니다. 이는 최대한의 탈중앙화 정도를 유지하면서도 최소한의 계산 비용과 대역폭 요구를 유지하는 프로토콜입니다. 이는 저장 보험 기금과 함께 데이터 복제 저장을 유도하는 모델을 구축하여 네트워크가 완전히 자율적이고 투명하며 예측 가능한 방식으로 수백 년 동안 지속적으로 운영될 수 있도록 합니다.

나카모토 합의의 조정

탈중앙화 합의는 분산 컴퓨팅의 한 분야로, 경쟁 관계에 있는 참여자들조차도 특정 상태에 대해 합의에 도달할 수 있도록 하는 중요한 연구를 포함합니다. 이 분야는 비트코인의 "나카모토 합의"의 출현으로 널리 주목받게 되었으며, 이 메커니즘은 경쟁적이고 허가가 필요 없는 환경에서 합의에 도달할 수 있도록 최초로 허용했습니다. 이 혁신 덕분에 비트코인은 중앙 집중식 인간 행위자에 의존하지 않고 통화 정책을 관리하는 최초의 디지털 통화를 창출하였고, 10년 이상 잘 운영되고 있습니다.

Arweave는 비트코인의 작업 증명 메커니즘에서 합의에 도달하는 영감을 얻고, 이를 조정하여 네트워크 내 정보의 영구 저장 목표에 맞게 만들었습니다.

Arweave는 "노드"로 구성된 글로벌 탈중앙화 합의 시스템으로, 이 노드들은 시스템에 업로드된 모든 데이터의 여러 복사본을 공동으로 저장합니다. Arweave에 정보를 저장하고자 하는 사용자는 네트워크의 저장 기금에 일회성 저장 비용을 지불하고, 데이터를 네트워크 내의 노드에 전송하여 해당 데이터를 업로드합니다. 특정 노드가 블록을 성공적으로 채굴(확인)할 때마다, 노드들은 정기적으로 전 세계 분산 데이터베이스 네트워크에 새로 들어온 데이터에 대해 합의에 도달합니다. 하나의 블록에는 거래 목록이 포함되어 있으며, 각 거래는 네트워크에 저장될 새로운 데이터, 또는 그들의 디지털 통화 $AR의 전송 거래, 또는 두 가지 모두를 포함합니다. 채굴은 각 노드가 새 데이터를 네트워크에 수용하는 동시에 이전에 업로드된 데이터의 저장 상태를 검증하는 과정입니다. 노드는 거래를 포함한 블록을 확인한 후, 네트워크의 다른 노드로부터 "끌어당겨" 복제하고자 하는 데이터를 채굴합니다.

프로토콜 설계의 원칙

이 프로토콜 설계의 두 가지 주요 원칙은 다음과 같습니다:

• 극단적 단순성: 프로토콜 설계는 가능한 한 광범위한 네트워크 합의를 촉진하기 위해 직접적이고 최소한의 주관적 판단을 유지하는 것을 목표로 합니다. Arweave는 데이터 구조와 알고리즘을 구축할 때 잘 검증된 암호 원리를 사용합니다.
• 인센티브를 통한 최적화: 프로토콜은 기대하는 행동을 규정하는 것을 주요 목표로 하지 않고, 참여자가 이상적인 결과를 달성하도록 인센티브를 제공하는 것을 주요 목표로 합니다. 따라서 이러한 결과를 달성하는 구체적인 메커니즘은 자연스럽게 발생하고 시간이 지남에 따라 진화할 것입니다.

Arweave 프로토콜은 영구적이고 확장 가능한 데이터 저장이라는 비전에만 집중하며, 이러한 극단적이고 집중적인 설계 원칙 아래에서 프로토콜 위에 구축된 애플리케이션 계층은 높은 확장성과 조합성을 가지게 되어 네트워크의 응용 범위가 더욱 넓고 다양해졌습니다. 이는 최근 몇 년 동안 많은 탈중앙화 스마트 계약 플랫폼, 데이터베이스 및 애플리케이션을 탄생시켰습니다. 또한, Arweave의 효율적인 증명 시스템은 하드웨어와 대역폭에 대한 요구가 매우 낮아 네트워크의 참여도와 탈중앙화 정도를 극대화했습니다.

비트코인에서 효율적인 채굴의 인센티브는 해시 계산 속도의 현저한 향상과 비용 절감을 촉진했습니다. 인센티브를 통한 최적화 방식도 매우 효과적입니다. 우리는 비트코인 네트워크를 예로 들 수 있습니다. 비트코인은 채굴자가 무작위 수(논스)를 발견할 때 보상을 주며, 이 무작위 수는 후보 블록과 함께 특정 값(난이도 계수)보다 낮은 해시 값을 생성합니다. 이는 채굴자가 최소 비용으로 최대 수의 해시 값을 계산하는 방법을 지속적으로 찾도록 유도하여, 2011년 이후 매초 계산할 수 있는 해시 수가 10^13배 증가했습니다. 이는 같은 기간 동안의 모어의 법칙(10^10) 증가 속도보다도 빠릅니다. 또한, 이는 동기간 비트코인 네트워크에서 각 해시의 비용이 100만 배 감소하는 결과를 초래했습니다. 구체적인 곡선은 도표에서 확인할 수 있습니다. 따라서 이러한 원칙에 대한 영감을 바탕으로, 우리는 Arweave 프로토콜에서 비트코인의 인센티브 메커니즘을 조정하여 참여자가 저장 증명 및 데이터 전송 문제를 최적화하는 솔루션을 찾도록 유도했습니다.

이것이 Arweave 프로토콜 뒤에 있는 공간과 시간 고려에 기반한 메커니즘 설계 원칙입니다. 다음 글에서는 백서에서 매우 핵심적인 부분인 ------ 저장의 암호 증명이 어떻게 실현되는지를 체계적으로 해석할 것입니다.